李春放

相同條件下，啟動壓力梯度越大、變形系數(shù)越大，產(chǎn)油量越低；井底壓力小于飽和壓力時，IPR曲線存在最大產(chǎn)量點(拐點)；相同條件下啟動壓力梯度越小、變形系數(shù)越大，最大產(chǎn)量點對應(yīng)的井底流壓越高。含水率變化對最大產(chǎn)量點位置影響不大。研究成果對合理開發(fā)低滲透未飽和油藏具有理論指導(dǎo)意義。

未飽和油藏；介質(zhì)變形；啟動壓力梯度；IPR曲線；最大產(chǎn)量點

1.研究的目的和意義

低滲透油氣田廣泛分布在我國的各個油區(qū)，其中探明儲量占全國低滲透油田儲量的80%以上。已成為制約我國石油工業(yè)發(fā)展的主要地質(zhì)因素之一，也是儲層研究理論技術(shù)發(fā)展的大好機(jī)遇。

油井流入動態(tài)關(guān)系(即IPR曲線)既是確定油井合理工作方式的依據(jù)，也是分析油井動態(tài)的基礎(chǔ)，所以它是采油工程的一項基礎(chǔ)性工作。國內(nèi)外早就針對不同類型的油藏和油井進(jìn)行了研究，建立了不同類型的IPR方程。油井流入動態(tài)方程表達(dá)了在一定的油氣層壓力下，流體產(chǎn)量與相應(yīng)井底壓力的關(guān)系。在油井流入動態(tài)的計算中，很少考慮這些因素的影響。同時，對低滲透油藏一般需要實施增產(chǎn)措施，實施增產(chǎn)措施后，油井的完善性也會發(fā)生變化，應(yīng)用傳統(tǒng)的流動效率概念計算IPR曲線時，經(jīng)常會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。

2.研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對油井流入動態(tài)的研究起步較晚，在低滲透儲層流入動態(tài)中，忽略油藏介質(zhì)變形性，只考慮啟動壓力梯度梯度對油井動態(tài)的影響，是與實際不符合的。宋付權(quán)、王厲強(qiáng)等同時考慮啟動壓力梯度梯度和壓力敏感效應(yīng)建立了變形介質(zhì)低滲透油藏的產(chǎn)能模型，但也有其局限性。而且對于開采低滲油藏的油井，當(dāng)井底流壓降至飽和壓力以下生產(chǎn)時，會出現(xiàn)一個最低流壓界限和產(chǎn)量最大點。

3.低滲透油藏的開發(fā)研究概述

低滲透油藏綜述及分類。滲透油藏的儲層流體特征如下：儲層物性較差，儲層滲透率偏低；儲層非均質(zhì)性強(qiáng)；儲層敏感性強(qiáng)；原油性質(zhì)較好。對應(yīng)流體特征，低滲透油藏的開發(fā)特征有：自然產(chǎn)能低，彈性采收率低；注水井注入壓力高，吸水能力差；見水后無因此采液指數(shù)下降明顯，油藏穩(wěn)產(chǎn)難度大；開發(fā)中存在以下的主要問題：水驅(qū)控制程度較差；層間矛盾突出；油藏壓力恢復(fù)不夠理想。根據(jù)裂縫發(fā)育情況可將油藏分為裂縫型特低滲透砂巖油藏和非裂縫型特低滲透砂巖油藏兩種。

低滲透油藏開發(fā)效果的影響因素。啟動壓力梯度梯度的存在造成了平均含水飽和度的降低和地層壓力的升高，驅(qū)替效果變差。因為啟動壓力梯度梯度對驅(qū)替的影響主要體現(xiàn)在對表觀粘度的影響上，隨著G的增加，原油的表觀粘度增大，因而造成油水兩相流體的流度比越來越大，驅(qū)替前緣越來越不穩(wěn)定，水竄現(xiàn)象越來越明顯，從而導(dǎo)致驅(qū)替效率降低。同時，原油表觀粘度的增加也會造成油水兩相區(qū)內(nèi)滲流阻力的增加，因此在相同的流速下，越靠近注入端地層壓力相對要高。

毛管力對驅(qū)替的影響。在流度比值接近于1的水驅(qū)牛頓原油時，毛管力的作用使飽和度分布前緣發(fā)生改變，在油田實際生產(chǎn)中，特別是強(qiáng)烈非均質(zhì)條件下，毛管力的增加能緩和水驅(qū)前緣的突破，保持水驅(qū)前緣的均勻。在低滲透油田開發(fā)中，毛管力的存在顯著的影響含水飽和度的分布。

潤濕程度對吸滲排油作用的影響。令啟動壓力梯度梯度G=100000Pa/m，取E=-0.1保持不變，C取變量值分別為0.1、0.2、0.4，在取q=0.005cm3/s時所對應(yīng)的無因此變量D分別為1/4、1/8、1/16。由D值可見三種情況均處于毛管力在起主導(dǎo)作用的范圍之內(nèi)。D值越大說明水潤濕程度越強(qiáng)。在其他條件保持相同時，潤濕程度的不同對最終的采收率(含水率達(dá)到98％時的采出程度)沒有顯著的影響。對含水動態(tài)的影響也很小。

潤濕性對驅(qū)替的影響。令啟動壓力梯度梯度G=100000Pa/m，取E=-1保持不變，C取變量值分別為0.4、0.4，在q=0.1cm3/s、C=0.4時所對應(yīng)的無因此變量D為1.25。由D值可見兩種情況下即不能忽略外部驅(qū)動壓力也不能忽略毛管壓力。C<0意味著巖石是親油的。

平均地層壓力的影響。不同啟動壓力梯度梯度下平均地層壓力的作用進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在啟動壓力梯度梯度變化的情況下，在不同的壓力水平下平均地層壓力的作用并不一致。壓力水平低時，啟動壓力梯度梯度變化對IPR曲線影響很大，隨著平均地層壓力的增大，啟動壓力梯度梯度變化對IPR曲線影響逐漸變?nèi)?，到平均地層壓力?0MPa時，啟動壓力梯度梯度變化產(chǎn)生的影響已大大減少。

變形介質(zhì)的影響。在油田開發(fā)過程中，地層要發(fā)生彈性、彈－塑性和塑性變形。變形引起儲層絕對滲透率和孔隙度隨壓力降低而減小。在油藏生產(chǎn)中，由于地層壓力下降導(dǎo)致儲集層骨架變形，從而使孔隙度、滲透率降低的現(xiàn)象稱為壓敏效應(yīng)，這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在低滲透油藏或深層高壓油藏中，壓敏效應(yīng)明顯的油藏稱為變形介質(zhì)油藏。

4.未飽和油藏的產(chǎn)能計算

未飽和油藏的概述。未飽和油藏在開發(fā)初期，井底壓力控制的較高，井下滲流還是以單相為主。到了開發(fā)中后期，由于放大生產(chǎn)壓差，井底壓力降低到流體飽和壓力以下，滲流就出現(xiàn)兩相流。嚴(yán)重時會出現(xiàn)氣竄。導(dǎo)致IPR曲線出現(xiàn)拐點，即是隨著井底流壓的降低，產(chǎn)油量不升反降。

未飽和油藏的IPR曲線方程。IPR曲線方程推導(dǎo)：流動壓力高于飽和壓力——力、流動壓力高于飽和壓力，水相以束縛水的形式存在時，油層只存在原油單向流動。一般在此條件下，與壓力之間的函數(shù)關(guān)系為：=，那么油相產(chǎn)量為：

流動壓力低于飽和壓力。當(dāng)油藏壓力高于飽和壓力，流動壓力低于飽和壓力時，油井附近存在油氣水3相，其中油氣兩相參與流動，而水相以束縛水得形式存在。設(shè)與壓力之間的函數(shù)關(guān)系為

未飽和油藏也會出現(xiàn)拐點。是由于脫氣的影響，具體說來是當(dāng)井底壓力低于飽和壓力后，氣體從液相中分離出來，由于氣體的流動能力遠(yuǎn)大于液體的流動能力，所以當(dāng)井底壓力降低至泡點壓力以下時，產(chǎn)油量可能不升反降。

低滲未飽和油藏產(chǎn)能公式的研究。油氣兩相滲流的流入動態(tài)：溶解氣驅(qū)油藏中存在油氣兩相滲流。假設(shè)流動穩(wěn)定、地層均質(zhì)且各向同性，忽略重力和毛管力的作用，對于圓形地層中心一口井，其油相的滲流方程為：(3-29)

式中，為原油的相對滲透率。

油、氣、水三相流動時的流入動態(tài)：

若，則有若，則有

若，則有(3-38)

式中為產(chǎn)液量，m3/d；為飽和壓力，MPa；為含水率。

油、氣兩相產(chǎn)能預(yù)測新模型：

考慮啟動壓力梯度梯度的低滲油藏油、氣兩相平面徑向流壓力梯度計算公式為

低滲油藏油井往往產(chǎn)量較小，在近井地帶地層壓力梯度較大，井底流壓較小。

當(dāng)油藏啟動壓力梯度梯度為零時，最小井底流壓即為零；而對于低滲油藏，油井必然存在一個極限井底流壓，流壓低于此點時，產(chǎn)量隨生產(chǎn)壓差增加而下降。同時，隨著低滲油藏啟動壓力梯度梯度的增加，極限井底流壓增加，即啟動壓力梯度梯度越大，井底流壓的可調(diào)節(jié)范圍越小。

建立了考慮啟動壓力梯度，介質(zhì)變形的低滲透未飽和油藏的產(chǎn)能公式。繪制的理論IPR曲線與礦場實際數(shù)據(jù)吻合，證明該產(chǎn)能公式適用于低滲透未飽和油藏。井底流壓大于飽和壓力時的未飽和油藏，在相同井底流壓下產(chǎn)油量隨著啟動壓力梯度的增大而減小，隨著變形系數(shù)的增大而減小，并且隨著變形系數(shù)的增大有出現(xiàn)拐點的趨勢。井底流壓小于飽和壓力時的未飽和油藏，IPR曲線存在最大產(chǎn)量點。在相同條件下，啟動壓力梯度越大、變形系數(shù)越大，產(chǎn)油量越低；相同條件下啟動壓力梯度越小、變形系數(shù)越大，最大產(chǎn)量點對應(yīng)的井底流壓越高。含水率變化對最大產(chǎn)量點位置影響不大。

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